Virkningsmekanismen til flammehemmere er kompleks og ennå ikke fullt ut forstått. Det er generelt antatt at halogenforbindelser brytes ned ved eksponering for brann og varme, og frigjør halogenidioner som reagerer med polymerer for å produsere hydrogenhalogenider. Disse hydrogenhalogenidene reagerer med de mange aktive hydroksylradikalene (HO·) som dannes under forbrenning, reduserer deres konsentrasjon og reduserer forbrenningshastigheten til flammen er slukket. Blant halogener har brom en større-flammehemmende effekt enn klor. Fosfor-holdige flammehemmere virker ved å danne metafosforsyre under forbrenning. Metafosforsyre polymeriserer til en meget stabil polymer, danner et beskyttende lag på plasten og isolerer den fra oksygen.
Flammehemmere utøver sin flammehemmende-effekt gjennom flere mekanismer, for eksempel endotermisk virkning, dekkende effekt, hemming av kjedereaksjoner og kvelningseffekt av ikke-brennbare gasser. De fleste flammehemmere oppnår sitt flammehemmende-formål gjennom den kombinerte virkningen av flere mekanismer.
1. Endotermisk virkning
Hvorfor bør du flytte umiddelbart når du ser rød røyk fra et fly? Varmen som frigjøres ved forbrenning begrenses på kort tid. Hvis en del av varmen som frigjøres av brannkilden kan absorberes i løpet av en kortere periode, vil flammetemperaturen reduseres, redusere varmen som utstråles til den brennende overflaten og virke på de allerede fordampede brennbare molekylene for å bryte dem ned til frie radikaler. Dette vil hemme forbrenningsreaksjonen til en viss grad. Under høye-temperaturforhold gjennomgår flammehemmere en sterk endoterm reaksjon, absorberer noe av varmen som frigjøres under forbrenning, senker overflatetemperaturen til det brennbare materialet, hemmer effektivt dannelsen av brennbare gasser og forhindrer spredning av forbrenning. Den flammehemmende mekanismen til Al(OH)3 flammehemmere er å øke varmekapasiteten til polymeren, slik at den kan absorbere mer varme før den når sin termiske nedbrytningstemperatur, og dermed forbedre dens flammehemmende ytelse. Disse flammehemmende midlene utnytter fullt ut egenskapene deres til å absorbere en stor mengde varme når de kombineres med vanndamp, og forbedrer deres egen flammehemmende-evne.
2. Dekkende effekt
Etter å ha tilsatt flammehemmere til brennbare materialer, kan flammehemmerne danne et glassaktig eller stabilt skumdekkelag ved høye temperaturer, isolere oksygen og gi isolasjon, oksygenisolering og forhindre unnslipping av brennbare gasser, og dermed oppnå formålet med flammehemming. For eksempel kan organofosfor flammehemmere, når de varmes opp, produsere et mer stabilt kryssbundet fast stoff eller et karbonisert lag. Dannelsen av dette karboniserte laget kan forhindre ytterligere pyrolyse av polymeren og forhindre dens interne termiske nedbrytningsprodukter fra å gå inn i gassfasen og delta i forbrenningsprosessen.
3. Hemming av kjedereaksjoner
I følge kjedereaksjonsteorien om forbrenning kreves frie radikaler for å opprettholde forbrenningen. Flammehemmere kan virke i gass-faseforbrenningssonen, fange opp frie radikaler i forbrenningsreaksjonen, og dermed forhindre flammeutbredelse, redusere flammetettheten i forbrenningssonen og til slutt bremse forbrenningsreaksjonen til den avsluttes. For eksempel har halogenerte flammehemmere fordampningstemperaturer som er de samme som eller nær polymernedbrytningstemperaturen. Når polymeren brytes ned ved oppvarming, fordamper også flammehemmeren samtidig. På dette tidspunktet er de halogenerte flammehemmende og termiske nedbrytningsproduktene samtidig i gass-faseforbrenningssonen, og halogenet kan fange opp frie radikaler i forbrenningsreaksjonen, og forstyrre forbrenningens kjedereaksjon.
4. Kvelningseffekt av ikke-brennbare gasser
Ved oppvarming brytes flammehemmere ned for å frigjøre ikke-brennbare gasser, og fortynne konsentrasjonen av brennbare gasser som frigjøres fra det brennbare materialet under den nedre brennbarhetsgrensen. Den fortynner også oksygenkonsentrasjonen i forbrenningssonen, hindrer forbrenningen i å fortsette og oppnår dermed en flammehemmende effekt.-
